深孔钻削组合机床电气控制系统设计
本次设计是在传统继电器控制的基础上，将PLC控制系统与深孔钻削组合机床相结合，优化控制系统，解决原控制系统中存在的效率低、稳定性差、排屑难、精度低等问题。设计中确定了两面分级进给的方式进行深孔加工，然后对I/O口的数目进行了估算，然后选择了合适的输入输出设备，再采用S7-200cpu226的PLC对其进行控制。之后绘制了主电路图，再绘制了I/O接线图，最后通过STEP7-Micro/WIN的软件进行梯形图的编写及仿真，从而确保设计方案的可行性。关键词 深孔钻削，电气控制，PLC，S7-200，STEP7-Micro/WIN
目 录
1 绪论 1
1.1 深孔钻削组合机床简介1
1.2 课题研究背景和意义1
1.3 课题研究任务2
2 课题总体设计方案 2
2.1 加工过程 2
2.2 控制要求 3
2.3 控制方式选择 4
2.4 设计要求及流程 5
3 硬件设计8
3.1 主电路8
3.2 PLC选型8
3.3 I/O定义号分配11
3.4 I/O模块接线图13
4 软件设计15
4.1 编程语言15
4.2 编程软件15
4.3 梯形图及程序说明16
结论 24
致谢 25
参考文献26
附录A 27
1 绪论
1．1 深孔钻削组合机床简介
深孔钻组合机床，顾名思义，是专门又来加工深孔的设备。对于深孔钻削组合机床的性能，我们通常从加工质量和效率这两个方面去考虑。为了提高这两个指标，我们需要提升组合机床的性能，比如从冷却和排屑等方面去考虑。所以深孔钻削是一个较为有难度的过程，我们需要提高深孔钻削组合机床的性能才能很好的完成深孔的钻削。
1．2 课题研究背景和意义
机械加工工艺中的深孔,通常是指孔的长度与孔径。孔深超过孔径5倍的圆柱孔（内圆柱面）一般被我们称为深孔。深孔加工存在一定的难度，主要在于，他加工的孔深，如果 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
一次行加工的话，孔深导致切削很长，对于钻头的要求很高，而且切屑不宜排除，散热也是一个问题，并且我们无法观察到加工的实施情况。由于这些原因会导致加工的孔的质量降低，成本增加，经济效益低。在这种背景下，我们必须对原有的深孔钻削组合机床进行改进，才能生产出更好的产品。
传统的深孔钻削组合机床采用的是继电器控制，继电器控制是通过线圈通电然后使得铁块吸合从来导通电路，这样的存在一定的延时，导致继电器控制不是很迅速。而且继电器控制需要很多的导线来连接各个元器件，这就导致了设备很庞大而且很复杂，不利于装备的拆卸维修，所以，继电器控制逐渐被可编程逻辑控制器（PLC）取代,PLC技术的成熟，成本也降低了，并且它控制起来比继电器更加方便，控制的效果也越好，精度也更高，生产效率也更高。正式由于PLC的飞速发展，我们可以用PLC来用控制深孔钻削组合机床。
正式因为继电器控制存在的这些缺点，而且PLC现在技术娴熟，所以我们有必要对现在的传统的继电器控制的深孔钻削组合机床进行改进，在继承中创新。通过技术创新，可以提高生产效率，降低生产成本，提高生产质量等。
本课题目的是已有的知识水平之上，并且参考阅读相关资料，结合实际情况，在传统的控制基础之上把PLC控制系统运用到深孔钻削组合机床之中。通过充分发挥PLC控制的优点，规避PLC控制的缺点，从而提升组合机床的整体性能，提升了稳定性，高效性，安全性等。取代了传统的继电器虽然在起初的设备投入上花费更大，但是在之后的实际生产的消耗更小，实际上也提升了整体的经济效益。同时利用PLC控制代替传统的继电器控制也可以解决原有的散热，排屑等问题，提升产品质量。
1．3 课题研究任务
此次课题的研究任务是深孔钻削组合机床电气控制系统的设计。通过新的电气控制可以解决原有继电器控制中存在的一些问题，比如说，设备的拆卸维修困难、接线冗杂、排屑困难、散热差问题。从而提升产品的生产质量，以及生产效率，提升企业的生产效益。同时提高自身的专业知识运用到社会实践的能力，将专业知识和社会生产相结合，创造价值。其中需要重点解决的问题：
1、选定系统总体设计方案；
2、硬件设计：
2.1 设计主电路图；
2.3 I/O定义号分配；
2.2 I/O模块接线图。
3、软件设计：编制梯形图程序；
2 课题总体设计方案
2．1 加工过程
深孔也叫做细长孔，它是长径比超过20的孔，对于这种孔一般用加长麻花钻进行钻削加工。由于加工的孔深，所以加工的时间也更长，从而导致加工的热量不能及时散发，会降低钻头的工作能力。并且长时间工作会是的磨损严重，降低的钻头的寿命。钻头的质量下降最终就会导致深孔的质量得不到保证。此外这种加工方式还存在排屑困难，散热差的问题。故在实际的生产加工中采取行程控制法，通过分级进给的方式进行优化生产，这样可以降低每次加工的深度，同时为了使得结构紧凑，需要缩短刀具的长度，根据力学原理我们可知这可以提高刀具的硬度和强度。综上，加工中常常采用两边分级进给的方式。
两边分级进给，有两点需要说明。一是分级进给，就是将原本一次进给的方式转换为多次进给，首先在需要钻头先起动，同时保证工件已经夹紧，然后由滑台带动刀具快进，大约快进到距离工件表面的时候，快进结束同时转变为工进进行钻孔，当钻孔了一段距离之后，滑台再带动刀具进行快退，同时带出切屑，快退到退离线的时候停止快退，喷上冷却液，则一次循环完成。反复完成以上操作，直到钻孔结束。二是两边进给，两边进给并不是同时的，存在一个时差，为的是防止两个钻头在终点的时候发生碰撞，发生损坏，两边进给可以降低生产时间，提高生产效率。
工件的材料、硬度以及刀具的材料决定了分级进给的次数和每次进给的时间，工件越硬，刀具材料越，每次进给的距离就短一点，循环的次数就多一点。所以，为了考虑到加工的时间和效率，加工的质量，我们需要根据加工的具体时间设定一个合理的是加工距离，从而达到最大效益。
分级进给的实质就是将深孔转换为短孔来加工，将大问题化解成小问题然后各个击破，我们知道在加工短孔的时候是相对简单的，加工的质量也是比较高的，所以利用这种思想可以解决深孔加工的问题。机动时间是我们加工短孔的时间我们，辅助工是是每次快进和快退的时间，通过减少辅助工时的损失，可以有效的提高生产效率。
目 录
1 绪论 1
1.1 深孔钻削组合机床简介1
1.2 课题研究背景和意义1
1.3 课题研究任务2
2 课题总体设计方案 2
2.1 加工过程 2
2.2 控制要求 3
2.3 控制方式选择 4
2.4 设计要求及流程 5
3 硬件设计8
3.1 主电路8
3.2 PLC选型8
3.3 I/O定义号分配11
3.4 I/O模块接线图13
4 软件设计15
4.1 编程语言15
4.2 编程软件15
4.3 梯形图及程序说明16
结论 24
致谢 25
参考文献26
附录A 27
1 绪论
1．1 深孔钻削组合机床简介
深孔钻组合机床，顾名思义，是专门又来加工深孔的设备。对于深孔钻削组合机床的性能，我们通常从加工质量和效率这两个方面去考虑。为了提高这两个指标，我们需要提升组合机床的性能，比如从冷却和排屑等方面去考虑。所以深孔钻削是一个较为有难度的过程，我们需要提高深孔钻削组合机床的性能才能很好的完成深孔的钻削。
1．2 课题研究背景和意义
机械加工工艺中的深孔,通常是指孔的长度与孔径。孔深超过孔径5倍的圆柱孔（内圆柱面）一般被我们称为深孔。深孔加工存在一定的难度，主要在于，他加工的孔深，如果 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
一次行加工的话，孔深导致切削很长，对于钻头的要求很高，而且切屑不宜排除，散热也是一个问题，并且我们无法观察到加工的实施情况。由于这些原因会导致加工的孔的质量降低，成本增加，经济效益低。在这种背景下，我们必须对原有的深孔钻削组合机床进行改进，才能生产出更好的产品。
传统的深孔钻削组合机床采用的是继电器控制，继电器控制是通过线圈通电然后使得铁块吸合从来导通电路，这样的存在一定的延时，导致继电器控制不是很迅速。而且继电器控制需要很多的导线来连接各个元器件，这就导致了设备很庞大而且很复杂，不利于装备的拆卸维修，所以，继电器控制逐渐被可编程逻辑控制器（PLC）取代,PLC技术的成熟，成本也降低了，并且它控制起来比继电器更加方便，控制的效果也越好，精度也更高，生产效率也更高。正式由于PLC的飞速发展，我们可以用PLC来用控制深孔钻削组合机床。
正式因为继电器控制存在的这些缺点，而且PLC现在技术娴熟，所以我们有必要对现在的传统的继电器控制的深孔钻削组合机床进行改进，在继承中创新。通过技术创新，可以提高生产效率，降低生产成本，提高生产质量等。
本课题目的是已有的知识水平之上，并且参考阅读相关资料，结合实际情况，在传统的控制基础之上把PLC控制系统运用到深孔钻削组合机床之中。通过充分发挥PLC控制的优点，规避PLC控制的缺点，从而提升组合机床的整体性能，提升了稳定性，高效性，安全性等。取代了传统的继电器虽然在起初的设备投入上花费更大，但是在之后的实际生产的消耗更小，实际上也提升了整体的经济效益。同时利用PLC控制代替传统的继电器控制也可以解决原有的散热，排屑等问题，提升产品质量。
1．3 课题研究任务
此次课题的研究任务是深孔钻削组合机床电气控制系统的设计。通过新的电气控制可以解决原有继电器控制中存在的一些问题，比如说，设备的拆卸维修困难、接线冗杂、排屑困难、散热差问题。从而提升产品的生产质量，以及生产效率，提升企业的生产效益。同时提高自身的专业知识运用到社会实践的能力，将专业知识和社会生产相结合，创造价值。其中需要重点解决的问题：
1、选定系统总体设计方案；
2、硬件设计：
2.1 设计主电路图；
2.3 I/O定义号分配；
2.2 I/O模块接线图。
3、软件设计：编制梯形图程序；
2 课题总体设计方案
2．1 加工过程
深孔也叫做细长孔，它是长径比超过20的孔，对于这种孔一般用加长麻花钻进行钻削加工。由于加工的孔深，所以加工的时间也更长，从而导致加工的热量不能及时散发，会降低钻头的工作能力。并且长时间工作会是的磨损严重，降低的钻头的寿命。钻头的质量下降最终就会导致深孔的质量得不到保证。此外这种加工方式还存在排屑困难，散热差的问题。故在实际的生产加工中采取行程控制法，通过分级进给的方式进行优化生产，这样可以降低每次加工的深度，同时为了使得结构紧凑，需要缩短刀具的长度，根据力学原理我们可知这可以提高刀具的硬度和强度。综上，加工中常常采用两边分级进给的方式。
两边分级进给，有两点需要说明。一是分级进给，就是将原本一次进给的方式转换为多次进给，首先在需要钻头先起动，同时保证工件已经夹紧，然后由滑台带动刀具快进，大约快进到距离工件表面的时候，快进结束同时转变为工进进行钻孔，当钻孔了一段距离之后，滑台再带动刀具进行快退，同时带出切屑，快退到退离线的时候停止快退，喷上冷却液，则一次循环完成。反复完成以上操作，直到钻孔结束。二是两边进给，两边进给并不是同时的，存在一个时差，为的是防止两个钻头在终点的时候发生碰撞，发生损坏，两边进给可以降低生产时间，提高生产效率。
工件的材料、硬度以及刀具的材料决定了分级进给的次数和每次进给的时间，工件越硬，刀具材料越，每次进给的距离就短一点，循环的次数就多一点。所以，为了考虑到加工的时间和效率，加工的质量，我们需要根据加工的具体时间设定一个合理的是加工距离，从而达到最大效益。
分级进给的实质就是将深孔转换为短孔来加工，将大问题化解成小问题然后各个击破，我们知道在加工短孔的时候是相对简单的，加工的质量也是比较高的，所以利用这种思想可以解决深孔加工的问题。机动时间是我们加工短孔的时间我们，辅助工是是每次快进和快退的时间，通过减少辅助工时的损失，可以有效的提高生产效率。
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